基于Web的多媒体CAI课件开发过程中若干问题的研究和实践
【摘要】 基于Web的多媒体CAI课件是多媒体CAI课件与Web技术的结合。它将成为网络教学多媒体CAI课件的主要形式。本文结合一个实例，介绍了在基于Web的多媒体CAI课件开发过程中对课件页面进行页面优化的原则和方法，并详细介绍了课件中导航、查询、测试等关键功能的JavaScript 程序实现技术和方法。【关键词】 多媒体，CAI课件，Web,页面优化
1.引 言
传统类型的课件或者由于投资成本大（如基于编程为主的整体式课件），或者由于升级更新困难（如基于CDROM的多媒体课件），已不能满足日益发展的需要。为了解决以上矛盾，伴随着Web的出现和Web技术的发展，基于Web的多媒体CAI课件应运而生了。
作为这种全新类型课件的平台，Web本身具有统一的协议标准，良好的跨平台特性和前所未有的广泛的覆盖性的优点。在其上开发出来的软件有着统一的良好的GUI界面，能够支持多种多媒体格式，可提供高度的交互性，与其他的应用程序有着方便良好的接口，特别是本身便以超联接作为组织形式，因此其非常合适作为课件开发平台。另一方面，用以开发、维护基于Web的软件的工具大多可以免费获得，基于Web的课件对运行的软硬件平台也没有什么很高的特殊要求，这使得基于Web的CAI课件的开发维护费用相对低廉；目前种种“所见即所得”的全图形化的开发和维护工具也使得对开发维护人员的技术水平要求相对降低；由于各网页之间相对独立，因此可以十分容易的对课件进行升级更新。另外在网络教学中，基于Web页的课件可以以网页为单位在网络中传输，具有较快的传输速度，在目前较低的带宽下仍具有较好的应用前景。 考虑到基于Web的多媒体CAI课件的以上优点，我们在对国家教育部重点项目“博物馆类CAI课件建设”进行总体设计时选择了它作为项目总体方案。但在项目建设过程中，我们发现由于目前Web技术发展的局限性，使基于Web的课件方案也存在一些不足，主要是面临网络带宽、网络传输速度、平台兼容性等问题的困扰。因此，在开发过程中必须对课件页面进行优化，以使之能够在Web上很好的运行。另外，由于相对来说Web是一种全新的开发平台，而Web技术发展又非常的快，所以课件中一些功能如导航、查询等的技术实现便成为开发过程中突出的技术难点。为此，我们在项目开发过程中，特别在这些方面作了重点研究，并取得了一定的成果。
2.课件页面优化的原则和方法
页面优化问题虽然涉及到多方面，但其根本的立足点和目的是以下两个：一个是加快页面下载速度;另一个则是使页面能象设计者所预先设想的那样在用户眼前显示，在Web上这主要需要解决一个兼容性的问题。下面就分别从这两个目的出发，讨论一下对页面进行优化时所依据的原则和实现方法。
2.1加快页面下载速度的优化
传统上,在加快页面下载速度方面所做的努力，仅仅局限于减少多媒体元素的使用数量和降低使用质量,以取得较小的文件大小，从而加快页面文件在网络上的传输速度以达到加快下载速度的目的.我们认为，仅依靠这方面的努力是远远不够的。所谓的页面下载速度便可分成以下三部分：下载时间，渲染时间和可视性，好的设计者应通过页面优化在三这者中找到一个平衡点，进而产生理想的下载，从用户点击请求到页面总体框面显示仅一眨眼时间，在页面完全渲染完前用户便可以从中搜索自己需要的信息。
2.1.1加快页面下载的普遍原则
1） 去除不必要的多媒体效果和内容: 可以用普通按钮取代图形动态按钮，用静态图像取代GIF动画，减少图形化的花哨文字标题，这些措施至少可以让页面下载时间缩短一半。
2） 用一切手段减少各种多媒体元素的大小。
3） 优先使用相同的图形或多媒体内容: 缺省的Netscape和IE都会在RAM或硬盘上设置缓存来保存最近用到的图形和文件，如果浏览器认识相同的文件名，则它会读缓存，从而大大提高效率。
4）提供低带宽备用内容: 如果你的文件格式不被认识或浏览器关掉了图形开关，这些备用内容就可派上用场了。
5） 对不是所有人都有必要或想看到的大型多媒体文件另置一页，在原来的页上仅提供一个按钮或低分辨率图形，边上注明所链接文件的大小和预计下载时间。
2.1.2 对图形的优化处理
1） 减少图形文件大小: 减少文件大小对加快下载速度有着突出的贡献,可以通过以下一些方法来减小图形文件大小。· 减小图形面积---这可以通过剪切图形或按比例收缩图形来实现，要注意的是，按比例收缩后有可能在图形上出现一些色斑。
· 注意颜色安排---通过降低色彩深度，使每一象素有较少的位数可使文件变小。而在一行内不要放入过多颜色将使文件进一步压缩，这对GIF文件更加有效，因为GIF仅是颜色的列表，它为每一行设置一个颜色列表，因此, 当沿水平方向改变颜色时，应尽量使用更多的相同颜色片段；基于相同的原因，当使用连续色调时，应尽量从顶部向底部延展，而不要在左右方向上延展。
· 调整图像中的对比水平---大多数图像软件都提供重润色选项,如伽玛(Gamma)较正和加亮(highlight)/中调(midtone)/阴影(shadow)来改变一个图像内的对比。缩减这些值，通常可以减少文件尺寸。
· 抑制抖动---抖动是指用现有调色板中颜色值来接近调色板中没有的颜色，它倾向于增大GIF文件的大小，通过选择通用安全216色调色板和用图形程序里选择“No Dither”选项可消除抖动。
2） 在HTML文件中为图形设置WIDTH和HEIGHT属性: 用WIDTH和HEIGHT属性来放大和压缩图示面积并不能加快下载，但它可以使浏览器在下载图片前便确定正确的页布局，先把文字和其他后继内容显示出来，是用户在下载图片的同时便可开始浏览。
3） 随同符号使用 LOWSRC属性: 这个属性允许我们指定另一个图形文件，它将首先下载，并在由SRC属性指定的图形文件之前显示出来，一般由它指定一个低分辨率、低色度的与SRC图形相同大小的图形，这样下载将变快。
4） 使用交错式GIF和渐进式JPEG：交错式GIF和渐进式JPEG是对原来图形标准的扩展。其中交错式GIF向后兼容而渐进式JPEG不能。当下载后在页面上显示时效果就如同它是从一套百页窗后显露出来一样。尽管他们不能加快下载速度，但用户的感觉却是加快的。
2.1.3 对表格〈TABLE〉的优化处理
虽然用〈LAYER
〉和在页面布局时可以做到精确定位，但那也许只是将来的理想方案。在目前，为了得到一个真正跨浏览器，跨平台的设计方案，还得用表格进行局。
表格也许是目前网页中用得最多的布局元素，因此，对表格的优化就显得特别有价值，虽然这部分优化并不能减少下载时间，但由于浏览器需要在填充表格内容前完全理解表格的结构，所以适当的表格运用将大大缩短网页的渲染时间。在使用表格时应注意做到：
1) 将一个单一的大表格拆成多个小表格：这将加快页面显示速度，尤其当页面很长而用表格进行整体布局时更是如此。
2) 对〈TABLE〉、〈TD〉适当使用Width属性：在这一点上应注意单元格内的内容的宽度，你定义的单元格宽度至少应与内容宽度一致，以避免浏览器的过滤作用对其进行两次渲染。
3) 千万不要嵌套表格：这将使表格处理时间以倍速上升，如果一定要嵌套，至少应尽
使被嵌套表格保持简单。
4) 不要将太新的扩展多媒体元素放入表格：这将使浏览器迅速崩溃。
其他多媒体元素的优化处理
1) 对动画部分的优化： 对Direct或 Authorware动画应尽量压缩帧数，并使用shareware流式传输处理，对一般网页上常见的GIF动画，FLASH动画或JavaScript动画应尽量少用，因为他们一般除装饰效果外很难有什么其他作用却会使页面尺寸急剧增加。
2) 对背景音乐的优化：优先选用midi格式，采样仅需8位、11kHz即可。如果需要语音朗读的话，尽可能使用男声，这可以采用更低的设置。尽量将声音做成可选设置，优先选用流式声音传输格式。
3) 对脚本程序的优化：许多网页制作者认为页面中的 JavaScript等脚本语言不会使页面变慢，然而大多数的脚本语言都是解释语言，而非编译语言，这就意味着他们装载后还需被分析，这也构成了页面渲染时间的一部分，在使用脚本语言时，应注意做到：
尽量将脚本嵌入页面中，而不使用SRC属性，因为这将引起对服务器的另一次请求，既加重了服务器负荷，又延长了总的下载时间。
· 如果用脚本控制Plug-in 或 DHTML，尽量用一个内置的装载和运行更快的函数来替代自己编写的函数。
2．2 对兼容性的优化
在兼容性问题上，既要考虑课件对各种操作系统和硬件平台的兼容性，更要考虑课件对各种浏览器的兼容性。
2.2.1 在平台兼容性上的优化
当课件在INTERNET上发布时，你无法设想你的用户会在怎样配置的机器上使用怎样的操作系统，好在Web本身的跨平台特性已为我们很好地解决了这个问题，使我们免于多次开发，但为了使课件能够在各种平台上正常显示，仍需要我们在定义潜在用户群时考虑许多细节，包括：显示器的分辨率和色深，对音频和视频的支持情况，各种平台上相同字体的差异，各种平台上显示调色板之间的差别等等。
2.2.2 在浏览器兼容性上的优化
与由于浏览器不兼容带来的影响相比，由于平台不兼容对课件开发所带来的影响几乎可以忽略不计了，各大主流浏览器开发厂商或者由于商业上的考虑而故意制造不兼容情况，如Netscape和IE；或者为了追踪技术发展不得不造成新版本某些部分事实上不向后兼容，如Netscape Communicator 4.5与以前版本对JavaScript的处理；再加上其他难以计数的各种非主流浏览器，如何消除浏览器兼容性对课件开发的影响，才是课件开发者所真正要关心的问题。
在这次课件项目开发中，考虑到Netscape 和IE加起来占了浏览器使用总数的90%以上，而且均可以从网上免费得到，所以开发以IE 4.0 版为主，同时兼顾Netscape 4.0 以上版本；对某些重要的功能，如果两者需用不兼容技术实现，则分别开发两个版本，由服务器对用户浏览器进行判别后分别下载。在脚本语言方面，由于JavaScript是唯一大多数主流浏览器均支持的语言，所以成为唯一选择。由于IE支持所有Netscape扩展标签，所以标签选用上优先考虑Netscape标签。
3.课件中导航、查询、测试功能的实现
3.1 导航功能的实现
在本课件中导航功能采用以下几种方案来实现。一种是每一页底部均有的导航钮，这个方案主要提供课件预定学习顺序；一种是导航图，它指出用户现在正处于整个课件的什么位置；一种是查询方案，这个方案提供在整个站点内搜索相关页的功能；还有一种便是树型目录，它与教材目录相同，可用于辅助检索。树型导航目录为单独的一页，显示在左边的框内。一开始显示各章标题，单击章标题号后目录展开，显示这一章下面的节的标题，未展开的章标题及其前的标记为蓝色，展开后标记转为红色，再次点击已展开的章标题后目录将恢复原样。整个目录还可扩展，在节标题目录下加入第三层，用以显示每一节下的各小节标题内容，树型导航部分中每个标题点击后都将在右侧框架中显示对应页的内容。
3.2 查询功能的实现
查询功能其实可以用FrontPage98内置的Search Form(检索表单)组件下的Active Elements来实现，其功能非常强大。但目前由于FrontPage未发行中文版，因此其对中文的查询不能很好的支持。我们现在在课件中的查询功能是用JavaScript实现的，它通过维护一个关键词及包含页面URL的对应词典表来实现查询，整个课件总页面数将在一千页左右，常用的关键词有几百个,在这种规模下这个查询程序的工作仍将是有效的。
3.3 测试功能的实现
虽然课程考试的题目需要有专门的试题库系统自动生成，但每个单元后的练习题和单元测验题却可用网页加脚本的形式简单实现，从而大大减轻服务器和数据库的负荷。试题以选择题形式出现，选项多少不受限制。程序经过简单改动还可提供填空题的形式。
4. 对基于Web的多媒体CAI课件发展方向的一些探讨
首先，从功能上说，根据学生学习课件后取得的效果，可把课件分为“知识和技能的获取”型，“应用知识分析和解决问题”型，“创造性的解决问题”型三种；而从目前课件开发情况看，以第一类居多，第二类较少，第三类几乎还是空白。我们认为，在这方面应加强研究的力度，应加快发展的步伐。而这需要教育学家和计算机专家的共同努力，关键在于教学理论和认知模型的创新。
其次，从内容组织方式来说，目前课件基本都是通过超链接的方式组织起来的，学生可以根据自己
的学习速度进行学习、交叉索引也比较方便，这与以前固定速度的教师传授或单一方向的印刷课本相比，当然是个较大的进步；但课件各部分的内容及组织结构仍是预先固定好的，弹性较小。我们认为，理想的课件应能够根据学生的知识结构，学习类型和学习情况动态生成学习内容及组织结构。在动态组织这方面，目前我们能做到的还只是根据学生对每一小节后习题的完成情况动态增加一些预先准备好的补充页，这对于因材施教是远远不够的，这方面的改进还有待于在课件中提高智能化程度来解决。
5．结束语
基于Web的多媒体CAI课件是未来多媒体课件的主要形式，也是将来发展网上教学的一个资源基础。但目前已完成的优质实用课件还很少，对此类课件的开发模型，开发工具，开发技术等的研究也很少。我们认为，只有加紧对这类课件的研究开发，才有可能使网上教学早日进入实用领域。本文所提到的方法和技术都是我们在基于Web的多媒体CAI课件开发过程中实际所应用的，实践证明是行之有效的。
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